Nous vous expliquerons comment fonctionne la technologie des équipements de refroidissement par immersion dans les centres de données. Parlons de notre solution, développée en collaboration avec la filiale Allied Control, et donnons des exemples d'autres moyens «liquides» de «faire baisser la température» des puces.
/ BitfuryPourquoi de nouvelles technologies de refroidissement sont nécessaires
Selon le magazine Nature, tous les centres de données dans le monde consomment environ 200 TWh d'électricité par an. Ce montant est comparable à la consommation d'électricité de certains
pays , comme l'Australie. Les centres de données sont également l'un des principaux polluants environnementaux. Ils représentent 0,3% des émissions mondiales de CO2. Le chiffre semble faible, mais la même quantité de dioxyde de carbone est «
générée » par les avions de toutes les compagnies aériennes dans le monde.
Près de la moitié de l'énergie consommée par les centres de données est
consacrée au refroidissement du matériel du serveur. Pour cette raison, de nombreuses entreprises développent des technologies qui devraient réduire la "consommation" d'électricité et augmenter l'efficacité des systèmes de climatisation.
Bitfury est également impliqué dans ce problème. En collaboration avec une filiale d'Allied Control, nous avons
créé un système de refroidissement par immersion diphasique . Il est conçu pour fonctionner dans des centres de données très chargés qui consomment de grandes quantités d'électricité lors du traitement de grandes quantités de données (par exemple, les exploitations minières).
Le système consomme moins d'électricité et occupe moins d'espace que les climatiseurs traditionnels pour refroidir l'air. Cela est dû au fait que les cartes de circuits imprimés conçues pour le refroidissement par la méthode d'immersion n'ont pas de radiateurs. Les composants sur eux peuvent être placés plus densément.
Étant donné que les serveurs (dans notre cas, les puces ASIC) sont immergés dans du liquide, le centre de données devient presque silencieux. Ces systèmes de refroidissement aident le centre de données à offrir aux employés des conditions de travail plus confortables. Le refroidissement par immersion a été mis en œuvre dans notre centre de données d'une capacité de 45 MW en Géorgie. C'est l'une des plus grandes implémentations de refroidissement par immersion aujourd'hui. Nous avons préparé une courte vidéo dans laquelle nous parlons des capacités du système de refroidissement:
Fonctionnement de la solution
L'équipement du serveur est placé dans de grands réservoirs similaires aux aquariums. Ils sont remplis de liquide spécial
3M Novec 7100 . Il ne conduit pas d'électricité, ne brûle pas, n'émet pas de toxines et ne nuit pas aux serveurs. Pour cette raison, les liquides de marque 3M sont également appelés «eau sèche».
Le refroidissement des équipements
se déroule en deux étapes. Les copeaux chauffent et génèrent de la chaleur, le liquide Novec bout et se transforme en vapeur. Les vapeurs montent jusqu'au serpentin du condenseur, qui a la forme d'un ressort hélicoïdal.
Ensuite, la deuxième phase commence - le serpentin (il a le refroidissement par eau lui-même) transforme la vapeur en liquide, et elle retourne dans le réservoir. Le processus de condensation prend très peu de temps, car le Novec 7100 bout à seulement 61 ° C. Cette approche permet d'économiser jusqu'à 95% d'énergie avec une perte de fluide minimale.
Le nouveau système de refroidissement vous permet de réduire
le coefficient PUE du centre de données à 1,02 et d'augmenter la densité de l'équipement - aucun espace supplémentaire n'est nécessaire pour les installations de refroidissement. Le "système de réfrigération" lui-même joue le rôle d'un rack et gère efficacement 40 mégawatts de puissance de calcul (252 kW par rack) sans consommation excessive d'électricité.
Méthodes de refroidissement alternatives
Comme nous l'avons dit, le développement de systèmes de refroidissement par immersion impliqués dans de nombreuses entreprises mondiales. Une technologie populaire consiste à plonger l'équipement dans de l'huile minérale, ce qui élimine l'excès de chaleur. Par exemple, une telle solution est utilisée par Green Revolution Cooling. Ils utilisent un mélange transparent d'huiles minérales
ElectroSafe comme fluide de transfert de chaleur. Selon les auteurs du projet, une telle approche est mille fois plus efficace que le refroidissement par air, et la capacité du système atteint 100 kW par rack.
Le principe de fonctionnement des systèmes d'huile est similaire à celui que nous utilisons chez Bitfury, uniquement pour l'évacuation de la chaleur, des pompes supplémentaires sont nécessaires pour le transfert du réfrigérant (l'huile est plus visqueuse que l'eau). Dans notre système, la circulation de "l'eau sèche" se fait passivement, en raison de la chaleur générée lors du fonctionnement des puces ASIC.
Mais il existe également des approches lorsque le centre de données est entièrement inondé, plongeant dans l'océan. Dans ce cas, l'eau pénètre dans les radiateurs sur les copeaux par des tubes spéciaux et élimine l'excès de chaleur. Le liquide usé retourne au réservoir. Cependant, cela ne cause pas de dommages importants à l'écosystème - l'eau autour du centre de données immergé n'est chauffée que de quelques millièmes de degré Celsius.
Le premier prototype d'un tel centre de données a été "
inondé " dans l'océan Pacifique il y a cinq ans au large des côtes californiennes. Il a travaillé sans interruption pendant 105 jours. Cette année, l'entreprise a
envoyé au fond le deuxième centre de données expérimental. La plongée a eu lieu près des
îles Orcades , à 16 km de l'Écosse. Selon le plan, le centre de données devrait fonctionner pendant cinq ans. Si tout se passe bien, le datacenter «combat», utilisé pour résoudre de vrais problèmes, ira sous l'eau.
Le principal inconvénient de l'approche est la difficulté de réparer et de mettre à jour l'infrastructure. En outre, un tel centre de données est sensible à la corrosion et aux attaques marines. Mais l'entreprise s'efforce de résoudre ces problèmes.
Nous sommes convaincus qu'en raison de la hausse des prix de l'électricité et de la nécessité d'introduire de nouvelles technologies vertes à l'avenir, de plus en plus d'entreprises commenceront à introduire des systèmes de refroidissement par immersion. La tendance a déjà été esquissée et au fil du temps elle se développera de plus en plus.PS Notre premier Habrapost en anglais: comment Exonum est passé du fer à Actix-web .